Control de altura de un Quadrotor

CONTROL PID DE ALTURA DE UN QUADROTOR

Resumen
El presente artículo, presenta el desarrollo de la identificación con el método de caja negra y el control PID
del proceso de elevación (en el eje Y) de un Quadrotor modelo GAUI 330X. El estudio consiste en el
desarrollo de un lazo de control de velocidad angular del motor encargado de la elevación. El sensor utilizado
para su medición, es unCNZ1120 (como encoder) con su respect ivo conversor frecuencia/voltaje. Son
aplicados los métodos no paramétrico Eyeball (Smith) y los paramétricos para la identificación del modelo y
control a lazo cerrado PID. El estudio realizado garantiza la velocidad deseada en estado estable, como un
tiempo de establecimiento corto.
Palabras clave Control, identificación, PID, Quadrotor.

Abstract
Thispaper contains the development of the identification with the black box method and PID control of the
lifting process (on the Y axis) of a Quadrotor model GAUI 330X, The process involves the developing of the
speed control loop within control angular speed of the motor and the sensor used was a CNZ1120 with its
respective voltage-frequency converter. it is applied nonparametric methods Eyeball(Smith) and the
parameters for model identification and PID closed loop control, the main objective of the research is ensure
the desired speed at steady state, as a short settling time and an analysis of how to replicate this driver for
each other achieve the lift.
Keywords: Control, identification, PID, Quadrotor.
‡

Ing. Sergio Andrés Beltrán: Ingeniero Mecatronico .
CorreoElectrónico: sbeltran3@unab.edu.co
Ph.D M.Sc Omar Lengerke: HEAD OF MECHATRONICS AND CONTROL RESEARCH
‡
GROUP Mechatronics and Robotics Laboratory editor Colombian Journal of Computation
Correo Electrónico: olengerke@unab.edu.co
M.Sc Hernan Gonzalez: Docente facultad de Ingernieria Mecatronica UNAB
Correo Electrónico: hgonzalez3@unab.edu.co

1. INTRODUCCIÓN
Los Quadrotores son bastante utilizados enla robótica, debido a las funcionalidades de despegue,
aterrizaje vertical y vuelo estacionario que se pueden conseguir. Estos vehículos aéreos son
utilizados como vehículos autónomos no tripulados (UAV - Unmanned Aerial Vehicles), sin
embargo, podrían considerarse como potenciales AGV (Automated Guided Vehicles) en la
automatización de una empresa, así como también, en desastres naturales,búsquedas y rescates,
vigilancia, inspección de instalaciones y estructuras, vigilancia y realización de mapas de terrenos.
Hasta hace poco tiempo, desarrollar un vehículo aéreo en escala miniatura y controlado de manera
autónoma, era un sueño de muchos investigadores, los cuales estaban limitados por las

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restricciones impuestas por el hardware hasta entonces existente. Lo que hizoposible la
construcción de robots aéreos autónomos, fueron los recientes avances tecnológicos en actuadores
y sensores en escala reducida, así como en el almacenamiento de energía y en el procesamiento de
datos [1].
El desarrollo de sistemas de control para este tipo de vehículos no es trivial, debido principalmente
a la dinámica tan compleja inherente en los sistemas aerodinámicos, los cuales sonmultivariables,
subactuados y además presentan diversas características no lineales. Esto significa que las leyes
clásicas de control lineales y mono variables pueden tener muy limitada su cuenca de atracción,
provocando inestabilidades cuando se opera en condiciones no muy lejanas a las de equilibrio [2].
Por otra parte, las técnicas desarrolladas para robots totalmente actuados, no seaplican
directamente al caso de sistemas mecánicos no lineales subactuados [3].
Para aumentar tanto la fiabilidad como las prestaciones de estos sistemas, se suele n requerir
estrategias de control avanzadas que permitan tener en cuenta, por una parte, la complejidad de
estos sistemas, y por otra, las incertidumbres propias de cualquier modelado. Tales requisitos
pueden ser posibles utilizando...